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氢氧燃料电池阴极催化剂设计
中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心及化学与材料科学学院的曾杰教授团队和国家同步辐射实验室鲍骏教授团队合作，通过精准的氧化刻蚀，调控钯铂合金的形貌和组分，设计并构筑出了超立方体框架结构催化剂，其在氢氧燃料电池阴极反应中表现出高活性和高稳定性。研究成果以 “Pd-Pt Tesseracts for the Oxygen Reduction Reaction”为题发表在《美国化学会志》上（J. Am. Chem.Soc. 2021,doi.org/10.1021/jacs.0c12282）。该研究团队受三维立方体向四维超立方体演变的启发，将钯铂均匀合金立方体进行氧化刻蚀，通过精准调控钯原子的去除和余下钯原子与铂原子的重排，得到钯铂合金超立方体框架结构（图 1）。此外，通过调节初始立方体中钯、铂两种元素的比例，还可以得到八足体和立方框架结构。在氢氧燃料电池阴极催化测试中，立方框架结构、超立方体结构和八足体结构的单位质量活性分别达到了商用铂碳催化剂的 4.1 倍，11.6 倍和 8.3 倍。此外，超立方体结构催化剂还表现出了最高的本征活性（2.09 安培每平方厘米）和优异的性能稳定性。密度泛函理论计算表明超立方体表面晶面的氧吸附能最接近于理论最优值，这一趋势与实际测试的氧还原活性顺序相一致。这种新的超立方体框架催化剂设计理念为今后相关电催化剂的设计提供了新的思路。
中国科学技术大学
2021-04-13
新型高效、无毒脱硝催化剂技术
该技术开发了稀土掺入的过渡金属复合氧化物脱硝催化剂新体系，无毒、无二次污染，可替代现有商用有毒的钒钛体系，取得了脱硝催化剂的自主知识产权；研发了具有助催化功能的支撑体及支撑体与催化活性组分高强结合的制备新技术，实现了脱硝催化剂原料国产化，大幅降低了催化剂的生产成本；在国华太仓电厂脱硝旁路系统进行了工况测试，在江苏华尔润集团有限公司建立了烟气处理量为1～2万Nm3/h的首个玻璃行业工业应用脱硝装置。测试和示范应用结果表明：新型脱硝催化剂效率高，活性温度窗口宽，机械强度高，耐水洗，失活后可再生，废弃的催化剂可资源化利用。研发出的稀土基脱硝催化新体系，具有无毒、高效；适温度范围宽；抗中毒能力强；寿命长，失活后可再生，降低运行成本50%，废弃的催化剂无二次污染，并可资源化利用等特点。 该项目受到国家科技部、发改委、环保部高度重视和大力支持，先后获得国家及部省级10项项目的资助。
南京工业大学
2021-04-13
低温碳纳米管复合催化剂
系统研究和探明了我国生活垃圾焚烧过程中多种污染物排放和控制规律。 着重在垃圾焚烧尾部烟气中衡量剧毒持久性有机污染物(如二噁英、多环芳烃等) 的多途径耦合降解以及多种污染物协同脱除方面，积累了大量研究经验;并利用 自行研制的低温碳纳米管复合催化剂实现烟气中二噁英的高效脱除:反应 150°C，空速 20,000h-1 条件下，二噁英脱除效率达 99%以上(如图所示)，优于国家标 准。
上海理工大学
2021-01-12
固体催化剂制备碳酸丙烯酯工艺
产品环状碳酸酯的应用 碳酸丙烯酯高能电池电解液．高效溶剂仅用作高能电池及电容器的优良介质，世界市场所需碳酸丙烯酯200-300万吨。酯交换法生产碳酸二甲酯的所需配套原料碳酸丙烯酯达数十万吨。而目前国内生产量在1000-2000吨，供不应求，市场前景十分广阔。随着社会对绿色环保的重视，许多工艺会被清洁、环境友好工艺所代替，必然进一步加大碳酸丙烯酯的市场需求。因其下游产品如碳酸二甲酯、聚碳酸酯、聚氨酯的不断推广应用，其市场需求量还要不断增加。本产品碳酸丙
南开大学
2021-04-14
电池高性能低铂电催化剂
电池高性能低铂电催化剂研究首先合成含有高指数面的Pt3Fe 多级纳米线，再通过煅烧得到含有两个原子层厚的 Pt-skin结构，并评估了该材料在酸性介质中的氧还原和醇氧化催化性能，最后基于 DFT 理论计算结果证明含有高指数面的 Pt-skin表面对反应中间体的吸附能优化，有利于电催化反应的进行。该工作首次将 Pt-skin和高指数面结合，在催化剂活性和稳定性方面有了很大提升，为高性能电催化材料的设计和开发指出了新方向。
北京大学
2021-01-12
电池高性能低铂电催化剂
电池高性能低铂电催化剂研究首先合成含有高指数面的Pt3Fe 多级纳米线，再通过煅烧得到含有两个原子层厚的 Pt-skin结构，并评估了该材料在酸性介质中的氧还原和醇氧化催化性能，最后基于 DFT 理论计算结果证明含有高指数面的 Pt-skin表面对反应中间体的吸附能优化，有利于电催化反应的进行。该工作首次将 Pt-skin和高指数面结合，在催化剂活性和稳定性方面有了很大提升，为高性能电催化材料的设计和开发指出了新方向。
北京大学
2021-04-13
有机溶剂超深度脱水分子筛膜和成套装备
本项目国际上首次实现了分子筛膜材料的连续化合成。解决了无机分子筛膜材料生产的品质稳定性难题，保障了超低缺陷分子筛膜材料的大规模生产应用。
本项目基于国际首创的微波介电合成技术,通过微波连续镀膜装备的自主研发，进一步强化微波合成过程中的非热效应（如Maxwell-Wagner效应，选键活化效应等)，弱化热效应，在国际上首次实现了高质量分子筛膜材料的连续化生产。专家组鉴定意见为:项目自主开发了连续化微波镀膜技术、自动化膜管后处理技术、分子筛膜管质量在线检测技术，并研制了相关生产与检测设备，形成了自动化分子筛膜连续生产线，年产量大于2万平米，合格品率大于99%，优级品率大于90%。这些指标与代表国际领先水平的日本三井造船和三菱化学的数据相比，具有5倍以上的单线产能提升和15%以上的合格品率提升，解决了分子筛膜材料生产的品质稳定性难题。更为重要的是，利用微波合成技术将分子筛膜的构成晶体从微米级缩小至纳米级，极大程度上消除了传统方法无法解决的系统缺陷，优级品分子筛膜表现出世界领先的分离选择性，为分子筛膜超深度脱水应用奠定了重要基础。
宁波大学
2021-05-11
高选择高渗透分子筛膜渗透汽化分离装置研制和集成
渗透汽化分离过程不受汽液平衡的限制，因而在传统分离手段难以分离的恒沸物分 离、微量水脱除等方面具有独特的优越性。透汽化技术具有以下优点: 1）高效；2）运 行成本低，低能耗，一般比恒沸蒸馏法节能1/2～2/3，投资仅为蒸馏操作的50～60％； 3）产品质量好；4）绿色环保；5）过程简单，操作简便，便于放大和集成；6）可分离 近沸物、共沸物和恒沸物。
同济大学
2021-04-13
有机溶剂超深度脱水分子筛膜和成套装备
本项目采用自主研发的连续微波合成技术和装备，结合行业首创的分子筛膜快速在线监测方法，成果实现了高性能分子筛膜材料的连续化生产，并在此基础上通过高效率膜组件的研制和成套设备的设计制造。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
分离是工业生产过程中重要的单元操作过程之一，占到工业过程能耗的40-60%。降低分离过程能耗收到全球普遍重视，其中膜分离提供了一条重要的技术路线。本项目采用自主研发的连续微波合成技术和装备，结合行业首创的分子筛膜快速在线监测方法，成果实现了高性能分子筛膜材料的连续化生产，并在此基础上通过高效率膜组件的研制和成套设备的设计制造，在生命医药、新能源、高端化工等领域进行了分子筛膜有机溶剂超深度脱水的示范推广。项目成果（包含膜材料，膜组件、成套技术和装备）将助推我国医药、化工与新能源领域的节能降耗与产业升级，引领全球先进分离技术的行业发展。
已申请专利 23 项，其中发明专利 17 项（授权 1 项），实用新型专 利 5 项（授权 2 项），PCT1 项。在 Science, Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., J. Membr. Sci.等期刊发表顶尖论文 90 余篇。
创新点：
（1）国际上首次实现了分子筛膜材料的连续化合成。解决了无机分子筛膜材料生产的品质稳定性难题，保障了超低缺陷分子筛膜材料的大规模生产应用。
（2）发展了具有独特流道结构的高效率膜组件，实现了膜组件产品的系列 化和标准化。
（3）国际上率先完成了分子筛膜用于有机溶剂超深度脱水的若干项标杆式工业应用。
图 3. 电子级 NMP 的现场精制的成套撬块化设备
宁波大学
2022-08-16
种提高含有聚合物的载体上分子筛膜通量的方法
本发明公开了一种提高分子筛膜通量的方法，对在含有聚合物的载体（如纯有机载体或有机-无机复合载体）表面合成的分子筛膜进行加热处理，从而达到提高分子筛膜渗透通量的目的。先在载体表面制备分子筛膜，然后将膜材料整个置于加热炉内，按一定速率升温到一定温度后保持一段时间，然后再按一定速率降温至常温；将进行过加热处理的分子筛膜用于渗透汽化分离，与未处理的分子筛膜相比，膜的通量有明显提高。也可以在制备分子筛膜之前，对载体进行同样的热处理。本发明的热处理没有使分子筛膜产生额外缺陷，操作简单，分离性能提高显著，对分子筛膜的修饰有普遍适用性。
浙江大学
2021-04-13